مشتری؛ غول گازی منظومه شمسی

مشتری پنجمین سیّاره‌ی سامانه‌ی خورشیدی است و از نظر اندازه بزرگترین سیّاره محسوب می شود. مشتری از نظر جرم، به تنهایی معادل دو و نیم برابر مجموع جرم سیّارات دیگر جرم دارد.

درخشش و بازتاب نور زیاد مشتری سبب کشف زود هنگام آن در دوره های اولیّه‌ی شکل گیری علم اخترشناسی و نجوم شد. اما نقطه‌ی کلیدی شناخت مشتری در تاریخ در سال 1610 میلادی رقم خورد. زمانی که گالیلئو گالیله، منجّم ایتالیایی با تلسکوپ دست سازی تهیه کرده بود چهار قمر بزرگ مشتری را رصد کرد و با استناد به شکل مشتری چرخش اقمار آن، نظریّه های زمین مرکزی و زمین تخت را رد کرد.

چهار قمر بزرگ تر مشتری عبارت اند از آیو، اروپا، گانیمد و کالیستو. مشتری تا به امروز 95 قمر کشف شده دارد.

در مورد چگونگی شکل گیری مشتری ایده ها و عقاید مختلفی وجود دارند.
برخی اخترشناسان پیشنهاد می‌دهند که مشتری حدود 4.5 میلیارد سال قبل از یکی از توده های بزرگ گازی باقیمانده از خورشید جوان به وجود آمده است. چرا که بیش از 90 درصد ترکیبات اتمسفر این سیاره از هیدروژن است و بخش باقیمانده هم مقدار زیادی هلیم دارد که به ترکیبات یک ستاره‌ی شکست خورده شباهت دارد. مطالعات نشان می‌دهند که اگر مشتری 80 برابر جرم کنونی خود جرم می‌داشت، پتانسیل تبدیل به یک ستاره‌ی کوچک را داشت.

گروهی دیگر از منجّمان چنین عنوان می‌کنند که مشتری جسمی سرگردان در خارج منظومه بوده است که در اوایل تشکیل خورشید از فاصله ای اندک از خورشید در حال عبور بوده که در گرانش خورشید به دام افتاده است.
در آن زمان غبار بین سیاره ای کم چگال در کل فضای میان سیّاره ای امروز پخش شده بود که بخشی از آن را مشتری جذب کرد و بخش دیگر را به سمت زحل، زمین و مریخ پرتاب کرد که منجر به تشکیل حلقه‌ی زحل و بخشی از اتمسفر زمین شده است. یکی از ارکان این فرضیه، وجود حلقه‌ی بسیار نازکی در اطراف مشتری است.

مطالعات روی مشتری نشان می‌دهند که این سیّاره دارای هسته و سطح مشخص نیست. یعنی بین هسته، پوسته و اتمسفر آن غشاء جدا کننده ای وجود ندارد. بلکه بیشتر شبیه طیفی از مواد است که پراکندگی آنها به صورت گاز در بخش‌های بالایی اتمسفر بیشتر از بخش های پایینی و مرکز آن است و بالعکس، ماده به حالت جامد در مرکز آن بیشتر از اتمسفر آن یافت می‌شود.

بررسی جامع اتمسفر مشتری:

ترکیبات بالایی جوّ مشتری یکی از زیباترین مناظر سیّارات منظومه شمسی را به وجود آورده اند.

1. استراتوسفر و ترموسفر مشتری(لایه های بالایی):
   ترکیب اصلی این نواحی، هیدروژن و هلیم عادی است و مقدار اندکی متان، اتان و آمونیاک و همچنین آب نیز دارد.
   اگرچه چگالی گاز در این ناحیه پایین تر از بقیه‌ی قسمت های مشتری است. لکن دمای این بخش ها به حدود 8500 درجه‌ی کلوین می‌رسد. همچنین شفق قطبی مشتری در این ناحیه دیده می‌شود.
2. تروپوسفر بالایی و ابر های متوازی الاستوا(لایه های میانی):
   عمده‌ی ترکیبات این بخش متشکل از هیدروژن و هلیم، آمونیاک گازی شکل، آمونیوم هیدروسولفید و آب است. اکثر لایه های ابری در این ناحیه، ابر های آمونیاکی هستند که با دمای 110 درجه‌ی کلوین، رنگ های زرد و سفید مشتری را ایجاد می‌کنند.
   ابر های آمونیوم هیدروسولفید نیز رنگ قرمز و قهوه ای ابر های مشتری را ایجاد می کنند که لکه‌ی قرمز بزرگ مشتری نیز از این جنس است
   همچنین ابر های ناشی از بخار آب نیز وجود دارند که در دمای 285 درجه‌ی کلوین یافت می‌شوند.
3. بخش عمیق تروپوسفر(لایه های زیرین):
   در این ناحیه ترکیبات گازی جدیدی به وجود نمی‌آیند ولی فشار گاز دی این منطقه به بیش از 1000 برابر فشار اتمسفر زمین می‌رسد. دما نیز بسته به نوع گاز بین 500 کلوین تا 2000 کلوین متغیر است. به علت فشار بالا، گاز های حالتی نیمه مایع به خود می‌گیرند که اصطلاحاً به آن، سیّال بحرانی گفته می‌شود.
4. ناحیه‌ی دینامو(هیدروژن فلزی):
   در بخش‌های درونی مشتری، فشار به بیش از ۳ میلیون بار می‌رسد. در این شرایط، مولکول‌های هیدروژن (H₂) به اتم‌های منفرد هیدروژن بدل می‌شوند. به طوری که الکترون‌های آنها روی حجم بیرونی هیدروژن گازی شکل که در آن فشار عملاً مایع شده به حرکت در می آیند. از آنجا که در این ناحیه هیدروژن در حالت مایع قرار دارد و بسیار رسانا است. حرکت چرخشی سیاره به درو خود و جریان‌های همرفتی مشتری موجب القای جریان‌های الکتریکی عظیم می‌شوند. این جریان‌ها چنان قدرتمند خواهند بود که میدان الکتریکی عظیم مشتری را تشکیل دهند.

مشتری در حدود 5.2 AU (واحد نجومی) از خورشید فاصله دارد و چنان قرار گرفته که در حدود 12 سال زمینی مدار خود را کامل می‌کند. همچنین مشتری با طول روز کمتر از 10 ساعت، سریع ترین حرکت وضعی در میان سیّارات را دارد.

یکی از ویژگی های ظاهری بارز مشتری، لکه ی سرخ بزرگ آن است. این لکه توفان عظیمی است که در رصد های سیصد سال پیش اخترشناسان هم وجود آن عنوان شده است. یعنی عمر این توفان جوّی پایدار حداقل 300 سال است اندازه‌ی این لکه آن‌ قدر بزرگ است که حدود 3.5 زمین در آن جای می‌گیرند. لکه‌ی سرخ مشتری عملاً سیستمی پر سرعت و پر فشار است که بادهایی با سرعت صدها کیلومتر بر ساعت در آن جریان دارند. از دیگر ویژگی های عجیب مشتری، وجود حلقه هایی کم نور و نازک در مدار آن است. این حلقه‌ها در 1979 میلادی توسط فضاپیمای وویجر1 (Voyager 1) کشف شدند و متشکل از ذرات ریز و غبار میان سیّاره ای اند.

همچنین تا امروز 95 قمر برای مشتری پیدا شده‌است که چهار قمر آیو، اروپا،گانیمد و کالیستو از بزرگترین آنها هستند. در رتبه های پنجم و ششم نیز، آملتیا (Amalthia)و تبه (Thebe)قرار دارند.

از حدود 1970 تا همین امروز پروژه های بزرگی برای کشف و شناخت هر چه بیشتر سیّارات بیرونی منظومه از جمله مشتری آغاز شدند که مهم ترین آنان عبارت‌اند از:  پایونیر10، پایونیر11، وویجر1، وویجر2، کاسینی و گالیله

هم اکنون فقط مدارگرد جونو در مدار این سیّاره فعال است ولی در آینده‌ی نزدیک(تا 2030) دو مدار گرد Juice و Europa clipper نیز به فضاپیما های فعّال در مدار سیّاره اضافه می‌شوند تا روی اقمار یخی مشتری به خصوص اروپا به دنبال گونه های حیات فرازمینی بگردند.

 جمع‌بندی:
مشتری مجموعه‌ای غنی و پویا از قمر‌ها و توفان هاست. برخی اقمار آن دارای آب زیرسطحی هستند که ممکن است بستری برای تشکیل حیات در آنها فراهم کند. در آینده پروژه‌هایی انجام خواهند شد که احتمال وجود حیات در این اقمار را بررسی خواهند کرد. همچنین گرانش مشتری به حدی است که می‌تواند برای فضاپیماهای میان ستاره‌ای آینده به عنوان سکوی پرتاب ثانویه عمل کند و به مأموریت آن‌ها سرعت بدهد.